A jódgödör vagy xenongödör az atomreaktor lekapcsolása vagy teljesítménycsökkentése utáni állapota, amelyet a 135 Xe ( felezési idő 9,14 óra) rövid élettartamú xenon izotóp felhalmozódása jellemez , amely a radioaktív anyag hatására keletkezik. a 135 I jód izotóp bomlása (felezési idő 6,57 óra). Ez a folyamat jelentős negatív reakcióképesség átmeneti megjelenéséhez vezet , ami viszont lehetetlenné teszi a reaktor tervezett kapacitásának elérését egy bizonyos ideig (kb. 1-2 napig).
A jódgödör az atomreaktor úgynevezett "mérgezésének" egyik megnyilvánulása , amely az egyik fő nehézség, amely megnehezíti az atomerőmű állandóan változó teljesítményű üzemmódban történő üzemeltetését. A reaktor xenonmérgezés alatti működése volt az egyik olyan tényező, amely befolyásolta a csernobili baleset kialakulását . Ahhoz, hogy egy atomerőművel együtt tolatásos üzemmódban dolgozhasson, szivattyús tárolós erőművet lehet építeni , mint például a dél-ukrán energiakomplexumban .
Az urán atommagok hasadása során, az atomreaktor működése során, egyéb hasadási termékek mellett, a jód 135 I radioaktív izotópja képződik , amely 6,57 órás felezési idejű β-bomlás eredményeként megfordul. a 135 Xe xenon izotópba . Ez az izotóp is radioaktív, de felezési ideje hosszabb - 9,14 óra. A 135 Xe nagyon jól elnyeli a neutronokat. Az általa elnyelt neutronok nyilvánvalóan nem vehetnek részt az uránhasadás láncreakciójában, így a 135 Xe jelenléte csökkenti a reaktor reaktivitási határát. Egy nagy teljesítménnyel üzemelő reaktorban a 135 Xe veszteségét annak radioaktív bomlása és a neutronbefogás hatására bekövetkező "kiégése" határozza meg.
| 235 U vagy 239 Pu | → | 135 Te | → | 135 I | → | 135 xe | → | 135 Cs _ | → | 135 Ba |
| részleg (6,4%) | β (19,2 s) | β (6,53 óra) | β (9,17 óra) | β (2,6 millió év) |
vagy
| 135 xe | → | 136 Xe |
| σ ≈ 3 10 6 barn ( termikus neutronokhoz ) |
A reaktor leállítása után a zónában a neutronfluxussűrűség φ gyakorlatilag nulla lesz. A 135 Xe koncentrációjának változását a leállított reaktor aktív zónájában a 135 I és 135 Xe β-bomlási sebességének különbsége határozza meg . 1 másodpercig λ I N I jelenik meg 1 m³ nukleáris üzemanyagban és λ Xe N Xe 135 Xe atommagban elbomlik . Ha a 135 I aktivitása nagyobb, mint a 135 Xe ( λ I N I > λ Xe N Xe ), akkor a 135 Xe koncentrációja a magban nő, és fordítva.
A jód-135 N 0I egyensúlyi koncentrációja egy működő reaktorban arányos φ értékkel , míg a xenon-135 N 0Xe egyensúlyi koncentrációja φ > 10 17 neutron/(m²·s) esetén alig függ tőle . Ennek eredményeként φ > 10 17 neutron/(m²·s) fluxussűrűségnél az N 0I értéke nagyobb lesz, mint N 0Xe . Mivel a bomlási állandó λ I > λ Xe , akkor a reaktor leállítása után egy bizonyos időintervallumban λ I N I > λ Xe N Xe . Ezért a 135 Xe koncentrációja a leállított reaktorban kezdetben addig növekszik, amíg a 135 I és a 135 Xe aktivitása egyenlővé nem válik (vagyis amíg a világi egyensúlyi feltétel teljesül). Ezt követően a 135 I bomlása már nem kompenzálja a 135 Xe veszteségét, és ez utóbbi koncentrációja a jóddal együtt csökkenni kezd.
Az ábra a leállított reaktor N Xe ( t ) koncentrációjának és ρ reaktivitásának változását mutatja, ha a leállás előtti φ fluxussűrűség az üzemelő reaktorban 10 18 neutron/(m²·s) volt. A maximális mérgezés , amely 11 órával a reaktor leállítása után következik be, a neutronfluxussűrűség φ növekedésével nő .
A leállított reaktor reakcióképessége először csökken, a maximális xenonkoncentrációnál eléri a minimumot, majd növekszik. A reaktivitási görbe kút alakú, és a reaktor leállítása utáni mérgezés növekedése a 135 I felhalmozódásával függ össze a működő reaktorban. Ezért a mérgezésnek a leállított reaktor reakcióképességére gyakorolt hatását jódgödörnek nevezzük . Nem figyelhető meg φ < 10 17 neutron/(m²·s) neutronfluxussűrűségű reaktorokban .
A reaktor tervezésénél figyelembe veszik a jódgödör hatását. A fajlagos teljesítmény magas értékei megkövetelik a nukleáris üzemanyag-terhelés további növelését a jódgödör kompenzálásához. Ellenkező esetben a leállított reaktort lehetetlen lesz áram alá helyezni (főleg a kampány végén ) több tíz órára, amíg a magban lévő 135 Xe csaknem teljes lebomlása meg nem történik.